WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы
Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 14 |

«На правах рукопису Кучук Андріан Володимирович УДК: 539.213; 539.23+621.793.79; 539.26 СТРУКТУРА ТА ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТОНКОПЛІВКОВИХ ДИФУЗІЙНИХ БАР’ЄРІВ W-Ti-N ТА Ta-Si-N НА ...»

-- [ Страница 3 ] --

- контактний шар); X - дифузійний бар’єр; MX та SX - сполуки які утворилися на інтерфейсах M/X та S/X, відповідно.

Використання в якості ДБ першої групи, тобто монокристалічних плівок – це один із способів елімінації шляхів вільної дифузії (границь зерен, дислокацій, тощо). Як зазначено вище, для монокристалічної структури характерним є малий коефіцієнт низькотемпературної дифузії (див. рис.1.2), що зв’язано з відсутністю структурних протяжних дефектів і добре ілюструє приклад на рис.1.3. Здавалося б, що використання монокристалічних шарів вирішує проблеми пов’язані з взаємодифузією контактуючих матеріалів, і металічні плівки можуть виконувати роль пасивних ДБ. Однак, це рішення не має практичного використання, що зв’язано з труднощами осадження монокристалічних плівок металу на напівпровідникових підкладках [3].

В якості елементарних ДБ, які належать до групи полікристалічних ДБ, здебільше виступають плівки чистих металів. „Збитковими” їх називають з причини реакції чи/та взаємодифузії з контактуючими матеріалами, тому ефективність їх роботи залежить від швидкості цих реакцій. Отже, час функціонування елементарних бар’єрів обмежений: до тих пір як бар’єр не буде повністю „витрачений” в реакціях. Для більш стабільного функціонування, такі ДБ повинні бути термодинамічне стабільні з контактуючими матеріалами. Перевагою цих ДБ є низький питомий опір та контактний опір плівок з контактуючими матеріалами, в залежності від способу обробки інтерфейсів. Але, незважаючи на всі переваги, а також припустивши термодинамічну стабільність з контактуючими матеріалами та низьку розчинність в них, границі зерен в цих плівках служать шляхами вільної дифузії для атомів контактуючих матеріалів. Такі процеси низькотемпературної дифузії особливо прискорюються при зменшені товщини тонкоплівкових бар’єрів і приводять до деградації напівпровідникових структур. Елементарні бар’єри такі як Cr та Mo [11], Ni та Zn [26] між верхнім шаром Au та GaAs - підкладкою, демонструють зазначені особливості. Для прикладу, Au дифундує крізь плівку W товщиною 100 нм при температурі меншій 550oC, при цьому, взаємодіючи з підкладкою GaAs, приводить до деградації приладу [27]. Крім цього, деякі особливості дифузії в елементарних ДБ наведені в підрозділах 1.1 (див. рис.1.3) та 1.3 (див. табл.1.1).

Вирішити проблеми елементарних ДБ можна двояко: 1) елімінувати дороги вільної дифузії; 2) заповнювати ці дороги чужорідними атомами/молекулами, які б блокували шляхи вільної дифузії. Останній підхід приводить до концепції „набитих” ДБ, які також належать до групи полікристалічних ДБ, ідеєю яких є декорування границь зерен полікристалічних матеріалів легкими домішковими атомами таких як O, C чи N. Ці домішки сильно перешкоджають дифузії атомів по границях зерен чи протяжних дефектів. Прикладом, який ілюструє ефект впливу домішок, може бути СКМ на базі Ti/Mo/Au, яка розглянута в підрозділі 1.1. Встановлено [24], що коли титан і молібден осадженні в умовах високого вакууму, швидко наступає процес взаємодифузії по границях зерен між металами. При осадженні верхнього шару Au на Mo, незважаючи на їх нерозчинність, при температурі 600oC золото реагує з титаном завдяки зерно-граничній дифузії крізь плівку молібдену. Однак, якщо перед нанесенням шару Mo плівка титану піддана атмосферному впливу (чи осаджена в умовах низького вакууму), не спостерігається перемішування титану з молібденом. В результаті, спостерігаються термічна стабільність СКМ Ti/Mo/Au, що ймовірно зв’язано з присутністю кисню (можливо і інші неконтрольовані домішки, спричинюють цей ефект). В своїй роботі, автори не дали інтерпретації цим результатам, однак встановили що, у випадку чистих плівок титану та молібдену бар’єр деградує. Займаючись цією проблемою, Новіцкі [28], отримував плівки молібдену за допомогою реактивного високочастотного (ВЧ) розпилювання при контрольованій кількості азоту в плівці. Дослідження показали, що антидифузійні властивості молібдену покращуються завдяки утворення сполук нитриду молібдену на границях зерен Mo, чим можна пояснити і попередні результати.

Здавалося б що, реактивне (ВЧ) магнетронне розпилювання це один можливий метод „набиття” бар’єрів. Однак цей процес, тісно зв’язаний ще і з ефектом електро-міграції, який в свою чергу теж залежить від зернограничної дифузії. Мала добавка танталу до золота значно редукує електроміграцію, тим самим продовжуючи ефективний час роботи бар’єру, що позв’язане з тим, що при низькій температурі тантал сегрегує на границях зерен золота [3]. Отже, електро-міграція це ще один спосіб утворення чи модифікації характеристик „набитих” бар’єрів.

Проблемою „набитих” ДБ є погані механічні властивості такі як: великі механічні напруги та крихкість.

Інертні ДБ – це тугоплавкі сполуки, які теж належать до групи полікристалічних ДБ завдяки їх полікристалічної структури. Незважаючи на присутність границь зерен в таких матеріалах, для них є характерними твердість, стабільність проти корозії, хімічна пасивність та високі температури плавлення, чим вони і відрізняються від чистих металів. Як зазначено вище, енергія активації дифузії по протяжних дефектах співрозмірна з температурою плавлення, тому, полікристалічні тугоплавкі сполуки можуть ефективно виконувати роль стабільних ДБ в певному інтервалі температур. Крім цього, в деяких випадках, вони мають менший питомий опір ніж чисти метали [3].

Бінарні сплави втілення, такі як тугоплавкий метал - ТМ (IV група – Zr, Ti, Hf; V група – V, Nb, Ta; VI група – W, Cr, Mo) з металоїдом (N, O, C, B), які мають металоподібні властивості, досить високі енергії утворення та температури плавлення, належать до інертних ДБ, ефективних до певної температури. Завдяки високій енергії утворення, ці сплави синтезуються в процесі осадження ДБ, тому, найчастіше використовують хімічне осадження з парової фази та реактивне магнетронне розпилення.

Найбільш досліджені серед інертних ДБ, є плівки TiN, які вже мають АIII-ВV, комерційні застосування в напівпровідникових лазерах високочастотних приладах на базі GaAs, приладах на базі Si та елементів ВІС [29]. Бар’єри TiN, ZrB2 та WB, в структурах типу Au/бар’єр/Au-Zn/GaAs, запобігають металургійним реакціям і ефективні при відпалі 300оС до 10 год.

[30].

Крім вказаних вище методів отримання інертних ДБ, плівки TiN можна також отримати температурним відпалом шарів Ti в атмосфері азоту без присутності кисню, що має технологічні переваги при виготовленні приладів.

Одна з найвагоміших проблем TiN ДБ реактивно розпилених в аргон/азот газовій суміші це великі механічні напруги стискання (порядку ГПа).

Концентрацію домішкових атомів можна контролювати варіюючи швидкість, парціальний тиск чи атмосферу осадження в системі [31]. Часто, вплив остаточних газів чи/та відступ від стехіометрії приводять до ефектів сегрегації на границях зерен, тому іноді важко прецизійно відрізнити механізм функціонування інертних та „набитих” бар’єрів.

Альтернативою монокристалічних ДБ є аморфні бар’єри, які на відміну від двох попередніх груп є найбільш перспективними на даний час.

Це зв’язано з аморфною структурою плівок, яка позбавлена протяжних дефектів, що зумовлюють низькотемпературну дифузією. Особливістю аморфних ДБ є їх метастабільність, котра пов’язана з кристалізацією.

Кристалізація аморфного матеріалу приводить до утворення полікристалічних зерен, границі яких є дорогами вільної дифузії. Тому, температура кристалізації аморфної плівки грає вирішальну роль в застосуванні її в якості ДБ.

Одна з груп аморфних ДБ, це комбінація двох тугоплавких металів з різною кристалічною структурою. Перешкодою для використання цього типу бар’єрів (таких як Zr60W40, Ir45Ta55, тощо) є: термодинамічна нестабільність і реактивність з контактуючими матеріалами, температура кристалізації нижче 900оС [5].

Другу групу аморфних ДБ представляють тонкі плівки типу ТM-Si-N, де ТМ - тугоплавкі метали Ti, Ta, W та ін. Найбільш досліджені серед цього типу ДБ є Ti34Si23N43 та Ta36Si24N50, осаджені методом реактивного магнетронного розпилення силіцидів металів в атмосфері N2/Ar [5, 6, 17-19].

Ці плівки мають аморфну структуру, хімічно інертні та термодинамічно стабільні, про що свідчить висока температура кристалізації ~ 1000оС. Крім цього, вони мають відносно низький питомий опір, низькі напруги та шорсткість поверхні, що має важливе значення для практичного використання. Плівки Ta36Si24N50 виконують функції ефективних ДБ між Al та Si до 700оС (що вище температури плавлення Al), між Cu та Si до 950оС, що свідчить про їх хороші антидифузійні властивості [17, 18].


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


Існують багато комбінацій утворення такого типу бар’єрів, які загалом можна написати таким чином: ТМ - (Si, B, C) - (B, C, N). Виходячи з цього, дев’ять елементів з групи Ti, V та Cr утворюють 56 потрійних можливих сполук, що є напрямком наступних досліджень цієї тематики.

1.3. Обговорення та узагальнення результатів Формування задовільних електричних контактів є одною з найважливіших задач створення напівпровідникових приладів та ВІС на їх основі. Як зазначено в підрозділі 1.1, для напівпровідникових структур типу метал – АIII-ВV, золото є основним складником СКМ (див. табл.1.2), завдяки таким властивостям як [26, 30]:

низький контактний опір омічних контактів (10-6 Омсм2 для концентрації домішок в напівпровіднику менше 10-18 см-3);

низький поверхневий опір металічної плівки ( 1 Ом/);

висока теплопровідність (3.15 Вт/смоС);

висока стійкість до електро-міграції та корозії;

сумісність з стандартними техніками розпилення та фотолітографії;

висока надійність праці при кімнатних температурах (109 год.).

На даний час встановлено, що деградація структур на основі КМН, особливо у випадку металізації на базі Au, яке характеризується високою реактивністю з напівпровідниками АIII-ВV, обумовлена особливостями взаємодифузії та твердо-фазними реакціями в контактуючих матеріалах.

Більш того, при експлуатації твердо-тільних електронних приладів на основі КМН в екстремальних умовах, підсилюється структурно-фазова неоднорідність границі розділу, ступінь проникнення металізації в напівпровідник, декомпозиція при-поверхневого шару напівпровідника, формування неоднорідних полів механічних деформацій на інтерфейсі та ін., що в свою чергу приводить до прискореної зміни (деградації) електрофізичних характеристик контактів. Ці процеси мають особливе значення і приводять до прискореної деградації особливо у випадку гетероструктур, де глибина проникнення металізації в напівпровідник та мікронеоднорідності співрозмірні з розмірами самих структур.

Впровадження проміжного шару (дифузійного бар'єра) у системах металізації, може частково вирішити проблеми деградації напівпровідникових приладів. Однак, підвищення ефективності роботи структур на основі КМН, особливо в екстремальних умовах, залежить в першу чергу від властивостей самих ДБ.

Як видно з табл.1.2, найбільш вживані на сьогоднішній день ДБ для СКМ на базі Au до напівпровідників GaAs та GaN, це: тугоплавкі метали та нітриди, силіциди, бориди на їх основі.

–  –  –

Використання в СКМ наведених в табл.1.2 ДБ (особливо без верхніх герметичних шарів Si3N4, SiO2), приводить до обмеженої температури експлуатації ( 600оС) напівпровідникових приладів на їх основі, що пов’язано з деградацією структур КМН, причини якої детально розглянуті в підрозділі 1.2.

В сучасному напівпровідниковому приладобудуванню, після осадження СКМ температура не перевищує 700оС, тому, використані ДБ повинні забезпечувати стабільність СКМ на протязі 30-60 хв. при цій температурі [46]. У випадку експлуатації приладів в екстремальних умовах, 800оС.

температура в деяких випадках може перевищувати Отже, використання ДБ які б підвищили стабільність СКМ в структурах типу КМН, є необхідною умовою в електроніці. Успішне використання потрійних ДБ типу ТМ-Si-N в СКМ напівпровідникових приладів на базі Si, здається мало би успіх і в СКМ на базі Au до напівпровідників АIII-ВV.

Загалом, для використання тонких плівок як дифузійний бар'єр, вони повинні характеризуватися наступними властивостями:

металоподібними властивостями (низький питомий опір, гарна адгезія, висока теплопровідність);

хімічною інертністю (термодинамічна стабільність);

стійкість до термічно-механічних взаємодій;

низьким рівнем власних механічних напруг;

аморфною структурою (відсутність границь зерен, які є шляхами низькотемпературної вільної дифузії).

Основні технологічні операції при виготовлення ВІС, формуючі інтегральний елемент, зв’язані з напівпровідниковою структурою. Їх можна звести до наступних: підготовка напівпровідникової підкладки, окислення, фотолітографія, дифузія, епітаксія, іонне легування, металізація [47]. В деяких випадках, металізацію можна провести відразу після підготовки напівпровідникової підкладки, що має наступні переваги: 1) зменшення кількості операцій при виготовлення елементів ВІС; 2) СКМ може виконувати функції маски при проведенні локальної дифузії та фотолітографії; 3) СКМ може виконувати роль герметика при температурному відпалі, для активації легуючих домішок; 4) СКМ може бути надійним захисним покриттям, тощо. Отже, без використання ефективних ДБ в таких СКМ, неможливо обійтися. Тому, крім вказаних вище фізикохімічних вимог до ДБ, додаються ще вимоги зв’язані із сумісністю з процесами виготовлення приладів (селективність хімічного травлення, репродуктивність та простота осадження і т.д.), без істотною деградацією.

Кожна вимога змінюється віл одного приладу до другого чи між процесами виготовлення, але факт великої значимості ДБ в напівпровідниковій електроніці встановлений.

Одержання плівок що володіють перерахованими вище властивостями є непростою й актуальною із практичної точки зору задачею. Але, як видно з цього списку, одночасно виконати всі вимоги неможливо, тому, виникненні протиріччя потребують компромісу. На жаль, ідеальних матеріалів для тонкоплівкових ДБ не існує, тому, в залежності від вимог до СКМ в якості ДБ застосовують різні матеріали, які задовольняють компромісним потребам.

Корисність та вибір того чи іншого ДБ, залежить від економічних припущень.

Тенденція до все більшого ускладнення та зменшення розмірів мікросхем, сприяє подальшому вдосконаленню методів осадження, і в результаті були досягнуті успіхи в отриманню плівок с наперед заданими властивостями. Отже, використання тонких плівок в якості ДБ в електроніці основане на методах осадження та контролю фізичних властивостей цих плівок. Тому, дослідження фізико-технологічних факторів впливу на структуру, електрофізичних та антидифузійних властивостей тонких плівок, з метою оптимізації технологічних процесів їх отримання, є вирішальним чинником впровадження цих плівок в якості ДБ в СКМ.

Висновки та постановка задачі



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 14 |
Похожие работы:

«УДК 53(09)Т52 ОВЧАРЕНКО Юлія Сергіївна, аспірант Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» (НТУ «ХПІ»), кафедри історії науки і техніки (м. Харків) СПІВПРАЦЯ ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНОГО ІНСТИТУТУ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ІМ. Б. І. ВЄРКІНА НАНУ З ПІДПРИЕМСТВАМИ УКРАЇНИ У 70-х рр. XX ст. У статті досліджено співпрацю ФТІНТ з підприємствами, науководослідними установами і навчальними закладами країни у 80-ті роки. Виявлено роль вчених фізико-технічного інституту у розвитку...»

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені М.П. ДРАГОМАНОВА АЧКАН Віталій Валентинович УДК 372. 851:2:37.032 ФОРМУВАННЯ МАТЕМАТИЧНИХ КОМПЕТЕНТНОСТЕЙ СТАРШОКЛАСНИКІВ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ РІВНЯНЬ ТА НЕРІВНОСТЕЙ 13.00.02 – теорія та методика навчання (математика) Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук Київ – 2009 Дисертацією є рукопис. Роботу виконано на кафедрі математики, методики викладання математики Бердянського державного педагогічного університету,...»

«Міністерство освіти і науки України Львівський національний університет імені Івана Франка С. Бекеша, Є. Сливко, Н. Білик МЕТОДИ МІНЕРАЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ Цикл лекцій Частина 1 Львів ЛНУ імені Івана Франка УДК 549.08(075.8) ББК Д33я73 Б42 Рецензенти: д-р геол.-мін. наук, проф.О. Матковський (Львів, Львівський національний університет імені Івана Франка); д-р геол. наук, зав. відділу І. Наумко (Львів, Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України) Рекомендовано до друку Вченою радою...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І.І. МЕЧНИКОВА ЗРАЗКИ ОФОРМЛЕННЯ КУРСОВИХ, КВАЛІФІКАЦІЙНИХ, ДИПЛОМНИХ ТА МАГІСТЕРСЬКИХ РОБІТ Методичні вказівки для студентів фізичного факультету О д е с а – Рекомендовано до друку Вченою радою фізичного факультету Одеського національного університету імені І. І. Мечникова. Протокол № 8 від 06.05.2010 р. Укладач: Олєйнік В. П., доцент, канд. фіз.-мат. наук У методичних вказівках наведені зразки оформлення усіх...»

«Міністерство освіти і науки України Головне управління освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації ДПТНЗ «Томаківський професійний аграрний ліцей» Збірник задач з фізики професійного спрямування (для тематичного контролю знань учнів ПТНЗ сільськогосподарського профілю) Томаківка 2010 р. Даний збірник був розглянутий на засіданні методичної комісії загальноосвітніх дисциплін Томаківського професійного аграрного ліцею та запропонований для використання на уроках фізики. Збірник...»

«Державний вищий навчальний заклад “Українська академія банківської справи Національного банку України” Кафедра економічної кібернетики МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОНОМІКИ Методичні рекомендації щодо виконання курсової роботи Для студентів галузі знань 0305 “Економіка та підприємництво” за напрямом 6.030502 “Економічна кібернетика” денної форми навчання Суми ДВНЗ “УАБС НБУ” УДК 330.45(073) М7 Рекомендовано до видання методичною радою банківського факультету Державного вищого навчального закладу “Українська...»

«Леся Гарасим УДК 398-051(477)Г.Нудьга:316.64 КУЛЬТ УРОЛОГІЧНА ТЕОРЕМА ГРИГОРІЯ НУДЬГИ Передумова. Діяльність Григорія Нудьги як культуролога, літературознавця, фольклориста, письменника, публіциста припадає на ХХ століття – складний історичний період, який був розбурханий революціями, ослаблений війнами, потаврований ідеологічними кліше, зрешетований голодоморами. Народившись на козацькій землі, перейнявши найкращі риси волелюбних предків, що упродовж століть змагалися за свої національні...»

«Протокол № 1 конференції трудового колективу Закарпатського художнього інституту 24 квітня 2014 року м. Ужгород Статутний склад конференції трудового колективу Закарпатського художнього інституту (далі Конференція) – 59 делегатів. Присутні на Конференції: 56 делегатів; представник МОН України Легенький М. І., т. в. о. директора департаменту роботи з персоналом та керівними кадрами; представники ЗМІ в Закарпатській області. Відкрила конференцію голова комітету щодо організації та проведення...»

«ГЕОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ Звіт за наукову роботу у 2005 р. Досягнення провідних наукових шкіл за звітний рік. Як самостійні напрями геологічних досліджень продовжували свою діяльність та розвивалися наукові школи професора Єрмакова „Термобарогеохімія ендогенних рудних формацій, мінералогічна школа академіка Лазаренка та Львівська наукова школа геології й металогенії докембрію професора Лазька. В контексті науково-дослідницької роботи плідно працювала термобарогеохімічна наукова школа проф. М. П....»

«ІННОВАЦІЇ У ВИЩІЙ ОСВІТІ:ПРОБЛЕМИ, ДОСВІД, ПЕРСПЕКТИВИ Монографія Житомир Вид-во ЖДУ ім. І. Франка УДК 378.14.032 ББК 74.03 П 84 Рекомендовано до друку Вченою радою Житомирського державного університету імені Івана Франка від 29 червня 2011 року, протокол № 11 РЕЦЕНЗЕНТИ: Гуревич Р. С., доктор педагогічних наук, професор, член-кореспондент НАПН України, директор інституту математики, фізики і технологічної освіти Вінницького державного педагогічного університету імені М. Коцюбинського; Зязюн І....»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»